Шнекті айдағышты құрылымдау және есептеу

Шнекті құрылғының өнімділігі П = 0,167 кг/с, максималды қуаты р_тах= 150 кПа, өнімнің ішкі үйкеліс коэффициенті f = 0,3, өнімнің тығыздығы ρ = 900 кг/м³болғандағы шнекті есептейміз.

Шнектің D сыртқы диаметрін160 мм тең деп қабылдаймыз.

 

Н=1×160=160 мм

 

Шнек білігінің шекті диаметрі:

 

=(H / ) tg

 

d_np= (0,160/3,14).0,3 = 0,015 м =15,28 мм

 

Шнек білігінің диаметрін 55 мм деп қабылдаймыз (а = 2,9).

Шнек пен біліктің сыртқы жағындағы бұрамалы линиясының көтерілу бұрышы:

 

α_D = arctg [H/()]; α_d = arctg [H/( *d)]

 

мұндағы: Н-витоктың адымы, м;

D мен d-шнектің диаметрі және біліктің диаметрі,м.

 

α_D = arctg [0,128/(3,14*0,16)] =arctg0,318= 17,6406° = 17°38';

α_d = arctg [0,128/(3,14*0,05)] =arctg0,926 = 42,7996° = 42°47'.

 

Шнек орамдарының бұрамалы линиясының көтерілу бұрышының орташа мәні:

 

α_ср = 0,5 (α_D + α_d)

 

α_ср = 0,5 (17°38' + 42°47') = 30°12'= 30,20°.

 

Қосалқы мәндер төмендегідей болады:

 

cos² 30,20° =0,8642² = 0,7468;

 

tg 30,20° = 0,5820;

 

sin 2*30,20° = 1,006.

 

Остік бағытта материал бөлшектерінің артта қалу коэффициенті:

 

k₀= 1 - ( α_ср - 0,5 f sin2 α_ср)

 

мұндағы f = tg - үйкелу коэффициенті ( -үйкелу бұрышы)

 

= 1 - (0,7468-0,5*0,3*1,006) = 1 - 0,5959 = 0,4041

 

Ішкі контур бойынша шнек орамдарындағы иілу моменті:

 

= *

a=D/d

 

= * =-343,7 Н*м/м

 

Иілу және созылу моменттері кезінде шекті қуаттың мәні 125-10⁶ Па-ға тең болатын Ст10 маркалы болаттан шнек орамдары дайындалады.Олай болса, шнек орамдарының қалыңдығы формуладан:

= /

= = 0,0040м = 4,06мм

 

δ = 4 мм деп қабылдаймыз.

 

Формула бойынша бір қадам ұзындығына келетін құрылғы корпусының ішкі цилиндрлік бетінің ауданы:

 

F_b = D (H- )

 

F_b = 3,14*0,16 (0,16-0,004) =0,0783 м².

 

Бұрамалы линиядағы кескіндер ұзындығы:

 

l= ;

 

l= = 0,235м

 

L=

 

L= = 0,527м

 

Бір қадам ұзындығына келетін шнек орамының бетінің ауданы:

 

= ( ln

 

= ( ln )

 

F_ш<.F_B

0,0194<0,0783 жұмыс шартын қанағаттандырады

Шнектің екі орамы жұмыс істеп тұрғандағы айналу моменті:

 

=0,131 n ( - ) tg α_ср

 

Остік күштеме:

 

S = 0,393 n ( - )

 

мұндағы: n-виток саны,

р_{mах -} максималды қысым, Па.

 

М_кр = 0,131*2*0,15*10⁶ (0,16³-0,055³)*0,5820= 89,20 Н*м.

 

S = 0,393*2*(0,16²-0,055²) *0,15*10⁶ = 2998,8 Н.

 

Біліктің қалыпты және жанама кернеуі:

 

σ_сж = S / F

 

τ = /

 

мұндағы: F-біліктің қима ауданы, ;

-полярный момент

 

F=

 

=

 

σ_сж = 2998,8/ 0,0023=1,303 МПа.

 

τ =89,20 / 32,6* = 2,73 МПа.

 

Эквивалентті кернеу:

=

 

= =5,72МПа

 

Толу коэффициентін бірге тең деп қабылдап,шнектің бұрыштық жылдамдығын есептейміз

 

П = 0,125( - ) (H - ) (1 - )

 

 

=1,02 рад/с=9,74 об/мин

 

Енді орам дайындамаларының өлшемдері мен санын анықтаймыз. Шнектің ұзындығы 6*160 = 960 мм болсын.

Орамдардың ені:

 

b = 0,5*(D - d)

 

b = 0,5*(0,16 — 0,055) =0,0525 м = 52,5 мм.

 

Дайындама сақинасындағы ойық бұрышы:

 

α _о = 2 - (L - l) / b

 

α _о = 2*3,14- (0,52-0,235)/0,0525= 0,44 рад=25°12'.

 

Сақиналардың диаметрлерін анықтаймыз:

 

d_o= 2 l /(2 - α _о)

 

d_o= 2*0,235/(2*3,14-0,44) = 0,080м = 80,4 мм;

 

D₀ = 2L/(2 - α _о)

 

D₀ = 2*0,527/(2*3,14-0,44) = 0,1804 м = 180,4 мм.

 

Дайындамаларды бұрыштық ойықсыз дайындағанда, ол шне ұзындығына бірдей орналастырылады.:

 

Н= H [1+ α _о / (2 - α _о)]

 

Н = 0,16 [1+0,44/(2*3,14-0,44)] =0,172 м= 172 мм.

 

Бұрыштық ойықсыз дайындамалардың төмендегі көлемі қажет болады:

0,96/0,172 = 5,58 шт.

Практикалық тұрғыда алты сақина дайындамасын жасау керек. Суретте есептеулерге байланысты шнектің жұмысшы сызбасы көрсетілген..

Шнекті құрылымдау оңай болу үшін тұтас біліктің орнына іші қуыс білік алуға болады.Мысалы, осындай жағдайда 50X5X800—20 (ГОСТ 8732—78) маркалы біліті қолдансақ болады. Оның массасы 4,4 кг тең, ал тұтас білік массасы 12,3 кг.

Іші қуыс біліктің қалыпты және жанама кернеуі тең болады:

 

α_сж=- 2360/[0,785(0,05²-0,04²)] = -33,3-10⁵ Па = -3,33 МПа;

 

τ =61,8/[(3,14-0,05³)/16-(0,04⁴/0,05)]=42,6-10⁵ Па = 4,26 МПа.

 

Эквиваленттік кернеу:

Алынған кернеу мәндері алдында есептеген тұтас біліктің кернеуінің мәнінен жоғары шықты, бірақ бәрібір қажетті кернеуден төмен.

Егер құбырда тереңдігі 0,5 мм, ал ені 6 мм болатын винтті тесікті шамалап тесетін болсақ, онда сақина дайындамаларының өлшемдері тең болады:

b = 50,5 мм; α_о = 0,44 рад; d_o = 66,8 мм; D₀=168 мм